一个水稻高效表达启动子Os252的分离

植物基因的表达受启动子的控制,高效表达启动子的分离及功能分析不仅是植物基因工程研究的重要研究方面,也是表达调控研究的重要内容。根据EST数据克隆了一个预测在水稻茎中高效表达的启动子Os252。将该启动子与GUS基因构建成表达载体并转入水稻。转基因水稻PCR分析表明,GUS基因已经成功地整合进水稻基因组中。GUS组织化学分析表明,Os252能启动GUS基因在水稻叶、茎以及胚乳中表达。进一步GUS酶活性的测定表明,叶和胚乳中Os252启动子活性分别是35S启动子的1.9和2.5倍。由于Os252来自于水稻,在叶和胚乳中活性高于35S启动子,因此该启动子可望用于水稻基因工程研究。     

水稻OsWTF1基因启动子的克隆与表达分析

目的：分析水稻OsWTF1基因启动子的功能及核心序列。方法：利用PCR技术从水稻日本晴基因组中克隆了转录因子WTF1编码区5上游大小为2049bp的调控区域,命名为OsWTF1,将它和长度为1631、608、474、415bp的5端缺失体分别与GUS基因融合构建表达载体,并用农杆菌介导法转化水稻。结果：GUS组织化学分析表明,OsWTF1、Os1631能够驱动GUS基因在根、茎、叶、叶鞘、花药、颖壳上的表达,Os608,Os474,Os415能驱动GUS在根、茎、花药、颖壳中表达,在叶鞘中未表达,而且在叶中的表达也很微弱。结论：OsWTF1启动子核心序列可能位于-1bp--415bp之间,在-608bp--1631bp之间可能存在与基因叶肉特异表达相关的重要元件。     

水稻病程相关基因OsPR1b启动子的表达特性研究

目的:分析水稻病程相关基因OsPR1b的表达特性,以进一步了解其表达和调控机制。方法:利用PCR技术从水稻日本晴基因组中扩增OsPR1b基因的启动子片段,命名为OsPR1bp,并构建相应的OsPR1bp::GUS融合表达载体,采用农杆菌介导的转基因技术获得转基因植株,进行GUS组织化学分析;利用Real-time PCR对OsPR1b基因在植物激素、非生物因子和水稻白叶枯菌(Xoo)毒性菌株P10(PXO124)处理下的表达水平进行分析。结果:GUS组织染色结果表明OsPR1b在水稻叶片中的表达量较高,而在茎、根、愈伤和花器中的表达量较低;植物激素水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、激动素(KT)、脱落酸(ABA)及NaCl、PEG均可不同程度地提高OsPR1b在叶片中的表达水平,Me-JA、KT和NaCl的处理能提高其在根部的表达水平,但这些激素在诱导OsPR1b在叶片和根部的表达程度上存在明显差异;单独接种Xoo毒性菌株P10 24 h对OsPR1b表达的影响不大,而MeJA与其共同处理后则可显著增强其在叶片中的表达。结论:作为一种防卫基因,OsPR1b在健康植株中的表达水平较低,容易受盐/干旱胁迫及Xoo病原菌的诱导,多种植物激素如JA、KT和ABA很可能作为信号分子参与激活和介导了这种系统性的反应。     

水稻胚乳特异性启动子的克隆及序列分析

目的:克隆获得水稻胚乳特异表达启动子pGluB-1。方法:采用PCR方法从水稻"台粳9号"基因组DNA中扩增出pGluB-1启动子序列,并克隆至pMD20-T载体上,酶切鉴定后进行测序并对测序结果进行生物信息学分析。结果:获得大小为1 353bp的pGluB-1启动子序列,该序列与已报道序列的同源性为97%。启动子功能预测及顺式作用元件分析表晨所克隆的启动子序列含有ACGT基序、AACA基序、GCN4基序和醇溶蛋白框等胚乳特异表达必需的调控元件,其序列差异可能是由于不同品种个体差异及多态性的影响。结论:成功克隆出pGluB-1启动子,为实现外源目的基因在水稻胚乳中特异性表达奠定了实验基础。     

水稻OsNRT1-d启动子的分离和功能分析

采用PCR技术,从水稻基因组中分离到OsNRT1-d读码框上游2 019 bp序列.序列分析表明:在起始密码ATG上游-189 bp和-127 bp处分别存在CAAT-box和TATA-box,具有典型的启动子结构.推测的转录起始位点CAC位于起始密码ATG上游-93 bp处.将OsNRT1-d启动子5′-端系列缺失后,分别与GUS报告基因融合,获得的NRT2019∷GUS、NRT1196∷GUS 和NRT719∷GUS转基因载体.农杆菌介导转化水稻,获得的转基因水稻均能启动下游GUS报告基因在水稻的根、叶、花颖和种子中表达;将转基因水稻幼苗放在滤纸上紧急干旱处理和用15% PEG6000进行模拟干旱处理,GUS基因的表达量明显升高,且干旱应答元件在-719 bp～-1 bp的范围内;GUS活性分析表明:OsNRT1-d启动子对ABA、NaCl、(NH4)2SO4、KNO3和Gln等信号没有应答反应.     

水稻OsHAK26启动子的克隆及瞬时表达分析

对水稻KT/HAK/KUP钾离子转运蛋白家族OsHAK26起始密码子上游2 064bp序列进行分析,发现该序列除了具备TATA-Box、CAAT-Box等基本启动子元件外,还含有许多发育、激素、非生物胁迫等响应元件以及KT/HAK/KUP家族启动子普遍存在的元件。用该片段及5'端缺失的-1 473bp、-963bp、-441bp、-193bp四个片段分别取代植物瞬时表达载体pBI-221的CaMV35S启动子区域,并利用拟南芥叶肉原生质体进行瞬时表达分析。结果表明,这五种片段都具有一定的启动活性,随着长度减小,活性下降,但缺失-963bp~-441bp之间的片段却导致活性显著回升,推断该区段含有抑制元件,缺失-441bp~-193bp之间的片段导致活性大幅下降,推断-441bp~-193bp为OsHAK26基因启动子的核心启动区域。     

水稻Xa1基因启动子的克隆及功能分析

Xa1是一个能对日本白叶枯病优势小种(小种1号)产生专化性抗性的R基因,虽已有该基因克隆、表达和功能方面的研究,但对其表达调控分子机制还不很清楚。本研究利用Xa1启动子与GUS报告基因的转基因T1株系,研究了Xa1启动子的时空表达及对不同外源激素的应答特征。结果表明,Xa1启动子驱动的GUS基因在水稻根中的表达量明显高于茎和叶,且在根部的中柱区GUS的表达量明显高于周围组织;在外源MeJA作用下GUS的表达显著增强,在SA和ABA处理下也有一定程度的增强,这些结果暗示Xa1的抗病作用与其在根系中柱的组织特异性表达存在一定的相关性,MeJA对Xa1启动子的活性起重要的调控作用。     

不同启动子表达Cry1Ie蛋白的特性分析

苏云金芽胞杆菌启动子P1Ac与T7启动子表达的Cry1Ie蛋白对鳞翅目害虫小菜蛾(Plutella xylostella)幼虫的杀虫活性有较大差异.P1Ac启动子表达的Cry1Ie蛋白LC50为1.73 μg/mL,T7启动子表达的Cry1Ie蛋白LC50为18.18 μg/mL,后者是前者的10.5倍.主要从形态、碱溶性及抗胰蛋白酶稳定性等方面对其进行了初步的探索.结果显示,两者在形态上无显著差异,均有相对较为规则的颗粒存在;在碱溶性方面无显著差异,均有约20.0％的包涵体能溶解于pH10.5 50.0 mmol/L Na2CO3的溶液;在对抗胰蛋白酶的稳定性方面无明显差异,由此说明这三方面都不是二者活性差异的原因,推测是T7启动子表达的Cry1Ie蛋白折叠不正确导致其活性较差.     

水稻OsGSTLc启动子的分离和鉴定

半定量 RT-PCR 分析表明,OsGSTLc 在水稻根中的表达受绿磺隆的诱导.从水稻基因组中分离到的 OsGSTLc 读码框上游22171 bp 序列,在起始密码 ATG 上游-86 bp 处有 CAAT-box,但在 CAAT-box 与读码框之间没有典型的 TATA-box.因此,OsGSTLc 启动子是无 TATA 框启动子.将 OsGSTLc 启动子5′-端系列缺失后,分别与 GUS 报告基因融合,获得 GSTL2171：GUS 、GSTL 1761：GUS 、GSTL 962：GUS 和GSTL 525：GUS 表达载体,利用农杆菌介导转化水稻,获得转基因水稻,均能启动下游 GUS 报告基因的表达.氯磺隆处理后,转入 GSTL 2171：GUS 、GSTL 1761：GUS 和 GSTL 962：GUS 的水稻植株根部的 GUS活性明显增加.氯磺隆诱导的应答元件在-962~-525 bp 的范围内.     

Isolation and Characterization of OsGSTL1 Promoter from Rice

OsGSTL1 gene was isolated from the rice genomic library. Semi-quantitative RT-PCR analysis demonstrated that the expression of the OsGSTL1 in rice was not induced by chlorsulfuron, ethylene, abscisic acid, salicylic acid, and methyl jasmonate. In order to investigate the cis-elements of OsGSTL1 promoter, the promoter regions with different lengths were fused to the β-glucuronidase (GUS) reporter gene. All constructs were transformed into onion epidermal cells or A. thaliana plants to detect the expression patterns. In onion epidermal cells, the 160 bp fragment and longer ones were functional for directing GUS expression. In transgenic A. thaliana, the 2?155 bp upstream region of OsGSTL1 gene directed the GUS expression only in cotyledon after germination, but not in the root of young seedlings. In the later seedling, the 2?155 bp upstream region of OsGSTL1 gene directed GUS expression in roots, stems, and leaves. However, the GUS gene directed by a 1?224 bp upstream fragment is expressed in all the checked tissues. These results suggest that the spatiotemporal expression response elements of OsGSTL1 existed in the 5′-upstream region between −2?155 and −1?224 bp.     

参与水稻光合作用的PsbR3基因启动子的功能分析

本实验旨在研究水稻光合作用蛋白中各基因的表达模式. 采用RT-PCR和定量real-time PCR数据分析水稻不同组织的mRNA表达水平.结果显示,PsaK和PsbR3基因仅在茎、叶等绿色组织表达,而胚、胚乳部分均不表达.通过其启动子克隆、植物表达载体构建,以及农杆菌介导转化后,GUS组织染化分析和GUS荧光定量分析表明,两启动子均为组织特异性优势表达,PsbR3启动报告酶GUS在叶片中的表达活性为Actin启动子的3.29倍,而PsaK启动报告酶GUS在叶片中的表达活性低于Actin启动子的.这些初步结果提示,PsbR3启动子决定水稻绿色组织茎叶的优势表达,PsbR3基因可能参与水稻光合作用.     

Expression Enhancement of a Rice Polyubiquitin Gene Promoter

An 808 bp promoter from a rice polyubiquitin gene, rubi3, has been isolated. The rubi3 gene contained an open reading frame of 1140 bp encoding a pentameric polyubiquitin arranged as five tandem, head-to-tail repeats of 76 aa. The 1140 bp 5′ UTR intron of the gene enhanced its promoter activity in transient expression assays by 20-fold. Translational fusion of the GUS reporter gene to the coding sequence of the ubiquitin monomer enhanced GUS enzyme activity in transient expression assays by 4.3-fold over the construct containing the original rubi3 promoter (including the 5′ UTR intron) construct. The enhancing effect residing in the ubiquitin monomer coding sequence has been narrowed down to the first 9 nt coding for the first three amino acid residues of the ubiquitin protein. Mutagenesis at the third nucleotide of this 9 nt sequence still maintains the enhancing effect, but leads to translation of the native GUS protein rather than a fusion protein. The resultant 5′ regulatory sequence, consisting of the rubi3 promoter, 5′ UTR exon and intron, and the mutated first 9 nt coding sequence, has an activity nearly 90-fold greater than the rubi3 promoter only (without the 5′ UTR intron), and 2.2-fold greater than the maize Ubi1 gene promoter (including its 5′ UTR intron). The newly created expression vector is expected to enhance transgene expression in monocot plants. Considering the high conservation of the polyubiquitin gene structure in higher plants, the observed enhancement in gene expression may apply to 5′ regulatory sequences of other plant polyubiquitin genes.     

基于启动子捕获系统的水稻基因的分离

为了分离水稻的基因及其启动子,该实验室构建了T-DNA(GUS)结构的水稻启动子捕获系统,对其中编号为113#、T-DNA单拷贝插入、GUS报告基因为组成型表达的阳性捕获系进行了进一步分析。潮霉素筛选结合GUS组织化学染色获得了T-DNA插入的纯合株(113#-22和113#-26);Inverse法分离得到T-DNA插入位点水稻基因组DNA旁邻序列,测序和BLAST结果表明,T-DNA反方向插在水稻基因组4号染色体预测基因的内含子中;扩增T-DNA插入位点上游2kb左右DNA片段,构建启动子分析质粒转化水稻‘中花11’胚性愈伤组织,获得转基因植株,GUS组织化学染色模式与113#阳性株系一致。结果表明,该预测基因及其启动子是利用启动子捕获系统所捕获到的候选基因。     

辽宁碱蓬胆碱单加氧酶(CMO)基因启动子分离及功能元件分析

根据已知的辽宁碱蓬CMO cDNA 5′端序列设计两个基因特异的反向引物(CR1,CR2),通过衔接头PCR获得了CMO基因起始密码子上游498 bp的序列。根据所获得的序列设计两个基因特异的反向引物(CR3,CR4),用CR2、CR3、CR4分别与4个简并引物配对,通过TAIL-PCR扩增,获得了约2 kb的序列。经Sequencer软件拼接上述两段序列,获得了CMO基因起始密码子上游2,332 bp的序列。用TSSP-TCM软件分析此序列,预测出转录起始点(C)位于起始密码子上游128 bp处,由此我们获得了2,204 bp的SlCMO启动子序列。用PLACE软件分析此序列,发现该序列具有启动子的基本元件TATA-box、CAAT-box,包含多个胁迫诱导元件,如盐诱导元件GAAAAA,冷胁迫诱导元件CANNTG,ABA 响应因子NAACAA,水胁迫元件CGGTTG和伤害诱导元件GTTAGGTTC等,是一个强的胁迫诱导启动子。辽宁碱蓬胆碱单加氧酶基因盐诱导启动子的获得,为盐诱导启动子功能元件分析提供了可能,为进一步研究启动子结构与功能的相互关系、CMO基因的表达调控机制奠定了基础。     

甘蓝型油菜BnGOLS1基因启动子的克隆、序列分析及瞬时表达

以甘蓝型油菜‘德油五号’基因组DNA为模板,通过反向PCR扩增得到肌醇半乳糖苷合成酶基因（BnGOLS1）启动子片段,长度为827bp。PLACE和PlantCARE启动子预测工具分析表明：序列中含有TATA-Box、CAAT-Box等基本转录元件,以及ABRE、DRE、HSE、w-Box等顺式作用元件。将克隆得到的BnGOLS1启动子取代pBI121中的CaMV35S启动子,构建BnGOLS1启动子控制报告基因的GUS表达载体pBI-GS-GUS,通过农杆菌介导的方法在油菜组织中进行瞬时表达。GUS染色结果表明BnGOLS1启动子可以驱动GUS基因在油菜组织中的表达。